TIDA-011012

50kW SiC-based modular solid-state transformer for medium-voltage applications reference design

TIDA-011012

设计文件

概述

This design implements a three-phase solid-state transformer (SST) based on a silicon carbide (SiC) power module. Using a modular architecture allows for stacking multiple converter submodules in series to meet medium-voltage grid requirements. Using fast switching SiC devices enables the DC/AC stage to switch at 10kHz and the dual active bridge (DAB) isolation stage at 100kHz, which reduces the size of the high-frequency magnetic components and increases the overall power density. Inter-module communication provide the high isolation voltage levels required in medium-voltage end equipment. The cascaded topology distributes the grid voltage evenly across submodules, allowing the use of standard lower-voltage rated SiC devices while maintaining full medium-voltage operation.

特性
  • 50kW rated reference design with modular and scalable architecture.
  • Medium-voltage DC link rated at 2.2kV, low voltage DC link at 1.5kV.
  • SiC power module based H-Bridge converter on the medium-voltage side.
  • Dual active bridge (DAB) for isolated DC/DC conversion stage switching at 100kHz.
  • DC/AC converter switching at 10kHz in unipolar mode.
  • Fiber optic communication between submodules providing the required isolation voltage.
  • Bidirectional power flow capability supporting gridto-storage and storage-to-grid operation.
  • Single module dimensions: 850mm × 300mm × 80mm.
输出电压选项 TIDA-011012.1 TIDA-011012.2 TIDA-011012.3 TIDA-011012.4
输入电压(最小值)(V) 800 1800 1300 2200
输入电压(最大值)(V) 1300 2200 1500 2200
输出电压(标称值)(V) 2200 1500 2200 1300
Iout(最大值)(A) 23 33 23 63
输出功率 (W) 50600 49500 50600 81900
隔离/非隔离 Non-Isolated Isolated Isolated Non-Isolated
输入类型 AC DC DC DC
拓扑 Boost- PFC Full Bridge- Phase Shifted Full Bridge- Phase Shifted Buck- PFC
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设计文件和产品

设计文件

下载现成的系统文件,加快您的设计过程。

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参考设计概述和经过验证的性能测试数据

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元件放置方式设计布局的详细原理图

TIDME77.ZIP (339 KB)

设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

TIDME76.ZIP (55190 KB)

IC 元件的 3D 模型和 2D 图纸使用的文件

TIDCGY1.ZIP (2591 KB)

包含设计 PCB 物理板层信息的设计文件

TIDME74.ZIP (6425 KB)

用于生成 PCB 设计布局的 PCB 层图文件

TIDME73.ZIP (1771 KB)

设计布局和元件的详细原理图

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

隔离式 ADC

AMC1336±1V 输入,用于精密电压检测的增强型隔离调制器

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霍尔效应电流传感器

TMCS1133具有 AFR 和警报功能的 80ARMS、1MHz 霍尔效应电流传感器

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隔离式栅极驱动器

UCC218915-Q1具有分离输出、DESAT 及故障报告功能的汽车级±2.8A 单通道隔离式前置驱动器

数据表: PDF | HTML
隔离式温度传感器

ISOTMP35具有 10mV/°C 模拟输出的 1.2°C 基础隔离温度传感器

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隔离式电源模块(集成变压器)

UCC33421具有集成变压器的 5V/5V、1.5W、5kVrms 隔离式直流/直流模块

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隔离式电源模块(集成变压器)

UCC35131-Q1具有集成变压器的汽车级 2W 输出功率、5.5V 至 20V 输入电压、5kVRMS 隔离式 DC-DC 模块

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实时数字电源 MCU

TMS320F28P650DK具有 2 个 C28x+CLA CPU、1.28MB 闪存、16 位 ADC、HRPWM、EtherCAT、CAN-FD、AES 和、锁步功能的 C2000™ 32 位 MCU

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隔离式比较器

AMC23C12具有可调阈值和锁存功能的快速响应增强型隔离式窗口比较器

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隔离式 ADC

AMC0306M05精密、±50mV 输入、增强型隔离式 Δ-Σ 调制器

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